Question

Понижая температуру воды до —4 °С, можно добиться, чтобы она стала переохлаждённой. Из какой массы воды можно получить 115 г льда при бросании в неё крупинки льда, чтобы запустить процесс кристаллизации? Удельную теплоёмкость воды примите равной 4200 Дж/(кг °С).

Answer 1

Дано:  
Масса льда (m) = 0.115 кг  
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг·°C)  

Найти:  
Массу воды, из которой можно получить 115 г льда при переохлаждении  

Решение:  
Количество теплоты, необходимое для плавления льда, равно количеству теплоты, которое вода отдаст на образование льда:  
Q1 = m * L  

При переохлаждении вода отдаст количество теплоты, необходимое для перехода из переохлажденного состояния в жидкое состояние и нагревания до 0 °C:  
Q2 = m * c * ΔT  

Суммарное количество теплоты должно быть равно количеству теплоты, необходимого для плавления льда:  
Q1 + Q2 = m * L  

Выразим массу воды:  
m = (Q1 + Q2) / L  

Так как при переохлаждении температура воды опускается до -4 °C, то ΔT = 4 °C. Удельная теплота плавления льда L = 334,000 Дж/кг.  

Подставим известные значения и решим уравнение для нахождения массы воды:  
m = ((0.115 * 334,000) + (0.115 * 4200 * 4)) / 334,000  
m ≈ 0.142 кг  

Ответ:  
Масса воды, из которой можно получить 115 г льда при переохлаждении, составляет примерно 0.142 кг.